O Efeito Seebeck — geração tensão a partir gradiente temperatura através material — é base termopares e geradores termoelétricos (TEGs). Seleção material é ato equilíbrio entre Coeficiente Seebeck (S) [µV/K], Resistividade Elétrica (ρ) [Ω·m], e Condutividade Térmica (κ) [W/m·K], combinados no adimensional Figura Mérito: ZT = S²σT/κ (onde σ = 1/ρ). Alto ZT = alta eficiência.
Priorizam estabilidade, repetibilidade, linearidade sobre ZT bruto. Definidos IEC 60584 / ASTM E230.
| Tipo | Perna Positiva | Perna Negativa | Faixa (°C) | Traits Principais |
|---|---|---|---|---|
| K | Cromel (Ni-Cr) | Alumel (Ni-Mn-Al-Si) | -200 a +1260 | Uso geral, resistente oxidação, mais comum. |
| J | Ferro (Fe) | Constantan (Cu-Ni) | -40 a +750 | Alta sensibilidade, apenas atm redutora (Fe oxida). |
| T | Cobre (Cu) | Constantan (Cu-Ni) | -200 a +350 | Melhor precisão baixa temp, não magnético. |
| E | Cromel (Ni-Cr) | Constantan (Cu-Ni) | -200 a +900 | Maior saída (68 µV/K), não magnético. |
| N | Nicrosil (Ni-Cr-Si) | Nisil (Ni-Si-Mg) | -270 a +1300 | Melhor estabilidade/resistência oxidação que K alta T. |
| S / R / B | Pt-Rh (10%/13%/30% Rh) | Pt Puro (ou Pt-6%Rh para B) | 0 a +1600/1700 | Metal nobre, alta temp, baixa deriva, caro, baixa sensibilidade. |
Constantan (55Cu/45Ni) é perna negativa "universal" para J, T, E devido curva S vs T plana. Cromel/Alumel são cavalos batalha industrial alta-temp.
Projetados para alto ZT, usados em coolers Peltier (TECs) e Geradores Termoelétricos Radioisótopos (RTGs).
| Sistema Material | Tipo | Faixa Temp Pico ZT | Aplicações |
|---|---|---|---|
| Bi₂Te₃ (Telureto Bismuto) & ligas (BiSbTe, BiTeSe) | p & n | ~Temp Ambiente (200-400K) | TECs, coolers CPU, colheitas vestíveis, RTGs (baixa T). Padrão indústria. |
| PbTe (Telureto Chumbo) & TAGS (AgGeTe) | p & n | Temp Média (500-900K) | RTGs (Voyager, Curiosity), recuperação calor residual industrial. |
| SiGe (Silício-Germânio) | p & n | Alta Temp (900-1300K) | RTGs Espaço (GPHS-RTG, MMRTG), ambientes severos. |
| Skutteruditas (CoSb₃ base) | p & n | Média-Alta (500-800K) | Emergente: recuperação escape automotivo, ZT maior que PbTe. |
| Half-Heuslers (TiNiSn, ZrNiSn, NbFeSb) | p & n | Alta (700-1000K) | Mecanicamente robustos, não tóxicos, bons automotivo/industrial. |
| Mg₂Si / Mg₂Sn | n-type principalmente | Média (500-800K) | Baixo custo, não tóxico, elementos abundantes. Emergente. |
| SnSe (Seleneto Estanho) | p-type | ~800-900K | ZT recorde (~2,6) cristal único; policristalino desafiador. |
Para sensoriamento temperatura: Escolha Tipos Termopares Padrão (K, J, T, N, S) base faixa/atmosfera. Para geração potência/refrigeração: Bi₂Te₃ domina perto temp ambiente; PbTe/TAGS/Skutteruditas dominam temp média; SiGe/Half-Heuslers dominam alta-temp. Campo ativo — novos óxidos dopados (ex: CaMnO₃, NaCo₂O₄) e materiais 2D empurrando fronteiras ZT.
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